DE2452311C3

DE2452311C3 - Verfahren zur Herstellung eines hohldrehkörperförmigen Behälters aus faserverstärktem Werkstoff

Info

Publication number: DE2452311C3
Application number: DE19742452311
Authority: DE
Inventors: Walter 8000 Muenchen Tronsberg
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1974-11-05
Filing date: 1974-11-05
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2290289A2; DE2452311A1; FR2290289B2; DE2452311B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur '' Herstellung eines hohldrchkörperförmigen Behälters, der im wesentlichen aus faserverstärktem Werkstoff besteht, durch Herstellen eines hohldrehkörpcrförmigen, formgenauen Kerns, Aufbringen der fasern mit dem Werkstoff auf den Kern und chemisches Abtragen '" des Kerns.

Bei dem durch die IJS-PS 36 54 009 bekannten Verfahren dieser Gattung wird zur Herstellung eines Behälters dieser Art, der eine Kndschaie oder -scheibe mit einer zentralen Behältcröffming aufweist, folgender- " maßen vorgegangen: Es wird ein Kern mit einer Endschale oder -scheibe von dieser Art und mit größerer Wanddickc und aus Aluminium mit üincr Nickelschicht darauf hergestellt und der faserverstärkte Werkstoff auf diesen Gesamtkern gewickelt. Dann wird '" der Cicsamtkern bis zur Kndschaie «der -scheibe über einen Teil seiner Wanddickc. und zwar so weit, wie das Aluminium radial nach außen reicht, und örtlich anschließend an der Endschalc oder -scheibe um dasselbe Maß chemisch abgetragen. Der fertige '" Behälter weist also innen einen Niekcl-Liner auf.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen innen verbleibenden I.inet¹/u vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß vor dem Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs eine diesen vor Angriff durch das Abtrag mittel schützende Schicht auf den Kern aufgebracht und nach dem Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs der Kern über seine gesamte Wanddicke chemisch oder elektrochemisch abgetragen wird.

Dadurch erhält man einen leichteren Behälter, und es entfällt das Aufbringen einer Nickelschicht auf den Aluminium-Wickelkern, Der Kern kann jetzt aus einem einzigen Werkstoff bzw. Metall bestehen. Es wird aber der faserverstärkte Werkstoff (Verbundwerkstoff, Verbund, Behälter, Behälterwand), wenn der Kern soeben über seine gesamte Wanddicke abgetragen ist, vom Abtragmittel oder Abtragbad nicht angegriffen bzw. chemisch oder elektrochemisch angegriffen bzw. zerstört.

Die Schutzschicht kann »Maskierungsschicht« genannt werden. Das Schutzmittel wird insbesondere in flüssiger oder teigiger Form auf den Kern (Wickelkern) aufgebracht, z. B. durch Aufstreichen aufgetragen, wonach es auf ihm erhärtet. Das Schutzmittel ist insbesondere ein Schutzlack. Dieses dem betreffenden Abtragmittel widerstehende Mittel bzw. der diesbezüglich geeignete Lack kann aus an sich bekannten Mitteln oder Schutzmitteln bzw. Lacken oder Schutzlacken ausgewählt werden. Das Abtragmittel ist insbesondere eine Flüssigkeit, z.B. Natronlauge NaOH mit 100g/ I H2O Natriumhydroxid, 5 g/l H₂O Natriumglyconat, abtragen bei 86"C, Neutralisation bei 30"C mit Salpetersäure, odor Säure Eisenlllchlorid KeCh, abtragen bei 43°C, oder verdünnte Salzsäure, I Teil HCI, 4 Teile H₂O. abtragen bei 22 bis 65" C. Das Schulzmittel ist z. B. Cover-Lack, Typ SC-285-20-4 der Firma Spraylat, »Dabcout«, Typ 1001, der Firma Dcutz Aircraft oder Turco-Lack, Typ 545. Das Schutzmittel ist insbesondere säure- und lagerbeständig.

Wird für einen Rehälter genannter Art, der eine Endschalc oder -scheibe mit cinc^r zentralen Behalteröffnung aufweist, ein Kern hergestellt, zu dem eine zentral offene Endschale oder -scheibe mit größerer Wanddickc, mit schützender Innenschicht oder aus widerstandsfähigem Werkstoff gehört, der faserverstärkte Werkstoff auf diesem Gesamtkern aufgebracht und der Gesamtkern chemisch abgetragen, so ist es vorteilhaft, wenn die den faserverstärkten Werkstoff schützende Schicht auch örtlich anschließend auf die Endschalc oder -scheibe aufgebracht wird und nach dem Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs der Gcsamtkern bis zur Endschalc oder -scheibe über seine gesamte Wanddickc und örtlich anschließend an der Endschale oder -scheibe um dasselbe Mail chemisch jder elektrochemisch abgetragen wird.

Es bleibt also vom Gesamtkern lediglich die Endschalc oder -scheibe zurück. Es wird aber verhindert, daß das Abiragmittel, insbesondere wenn es, was im allgemeinen der Fall ist, eine Flüssigkeit ist, den Verbundwerkstoff im Bereich der Endschale oder •scheibe unterwandert, d. h. zwischen diesen und die Endschale oder -scheibe dringt, und somit dort den Verbundwerkstoff angreift und zerstört. Im Hinblick darauf genügt es im allgemeinen, wenn diese Schutzschicht dort örtlich anschließend nur ein kleines Stück über die Endschale oder -scheibe reicht. Dies ist auch im Hinblick darauf günstig, daß in den meisten Fällen eine gute Verbindung der Endschale oder -scheibe mil dem Verbund angestrebt wird.

Im allgemeinen wird nach dem Abtragen des Kernes

Jie genannte schützende Schicht entfernt bzw. abgetragen, vorzugsweise mechanisch oder chemisch.

In der Zeichnung ist ein Alisführungsbeispiel der Erfindung anhand des im Längsschnitt gezeigten Behälters mit noch nicht abgetragenem Kern im Zusammenhang mit dem Abtragen dargestellt.

Der hohldrehkörperförmige Kern besteht aus Aluminium und wird durch spanloses Verformen, z. B. Tiefziehen, und eventuell anschließende Drehbearbeitung zweier Ausgangswerkstücke und Verschweißen der beiden so erzielten Kernhälften miteinander — siehe die Schweißnaht 10 — so hergestellt, daß seine Außenmaße so genau, wie für den Behälter benötigt, stimmen. Jede Kernhälfte besieht dann einstückig aus einem schalenförmigen Endteil 11 und einem sich daran anschließenden, zuerst sich im Durchmesser vergrößernden und dann zylindrischen Teil 12. Der Endteil 11 weist eine zentrale, relativ zum Zylinderdurcl.messer (insbesondere 200 bis 700 mm) des Teils 12 kleine Öffnung 34 (insbesondere 60 bis 30 mm Durchmesser) und einen Axiaiansatz 17 auf, und seine Wanddicke nimmt vom Axiaiansatz 17 ab laufend ab. Der Endteil ί ί endet bei einem Innenabsatz 14, wo der Teil i2 beginnt, der gleichbleibende Wanddicke 19 aufweist. Der gesamte Endteil 11 weist also gegenüber dem Teil 12 ein gleichbleibendes Innenaufmaß 13 auf (siehe auch die strichpunktierte Linie 37). Dieses beträgt etwa 1 mm. Der Außenumfang jeder Kernhälfte ist von einer Stelle 15 des Endteüs 11 ab, die ein kleines Stück vor demjenigen Ende des Endteils 11, an das sich der Teil 12 anschließt, liegt, durchgehend um ein gleichbleibendes Außenabmaß 18 von etwa 0.5 mm eingezogen ausgebildet. Die Wanddicke 19 (ohne das Außenabmaß 18) beträgt etwa 3,5 mm. Die genannt'.-n 0,5 mm werden nach dem Verschweißen der beiden Kernhälften mit einer erfindungsgemäßen Schutzschicht 16 ausgefüllt, die also dann auch ein kleines Stück über den Endteil 11 reicht. Auf den so geschaffenen Kern 11, 11, 12, 12 mit Schutzschicht 16 werden die mit dem Behalteröffnung behafteten Fasern gewickelt, und zwar bis an den Axialansat/ 17. Danach wird der Fascreinbetuingswcrkstoff ausgehärtet. Der Verbundwerkstoff (Bewicklung. Behälter) ist mit 20 bezeichnet. Die Bchälicrwanddicke 38 im Bereich des Teils 12 beträgt auch etwa 3,0 mm.

Es sei erwähnt, daß durch die genannte, relativ große Wanddicke des Teils 12 von 3.5 mm. wie überhaupt, wenn diese etwa zwischen 2,0 und 'j.O mm liegt, im fall von lediglich 0,2 bis I mm sich ergebende Kernherslei· lungsschwierigkcitcn. wij Verzug beim mechanischen Bearbeiten, zu langsame und schlechte Wärmeabfuhr Endschale beim Verschweißen, zu dasselbe MaIJ werdende Drücke beim spanlosen Verformen, z. B. Streckenprojizicrcn und/oder Fließdrücken, oder ungenügende Beulstcifigkcit beim Bewickeln, stark vermindert oder beseitig' sind.

Zur Vorbereitung des Abtragens des Kerns 11,11, 12, 12 mit den kleinen Öffnungen 34 wird folgendermaßen vorgegangen. Zuerst wird außerhalb eines Abtragbads die Einhe^;l 11, (1, 12, 12, 16,20 in eine hohlzylindrische Vorrichtung und dort mit dem unleren Axialansatz 17 über ein zentrales Eintrittsrohrstück 21 gesetzt, ein Austrittsrohr 22 in den oberen Axialansatz 17 geschoben und eine von diesem abtragsflüssigkeitsdicht durchstoßene — siehe die Dichtringe 39 — Strinwand 23, an der ein Entlüftungsrohr 30 befestigt ist. abtragsflüssigkeitsdicht an die Zylinderwand 24 der Vorrichtung geschraubt. Dann wird die Vorrichtung mit der Einheit im Innern, wobei Zugfedern 25 dichtende Axialkräfte auf Dichtringe 26 und 27 zum Abdichten gegenüber der Abtragflüssigkeit 28 ausüben, an Seilen 29 etwa vertikal hängend vollständig in das Abtragbaa hineingelassen und vertikal auf den Boden desselben gestellt. Dabei füllt sich der Kerninnenraum 31 — siehe den Pfeil 32 — vollständig mit der Abtragflüssigkeit 28 und steigt diese bis in die Höhe des Abtragfiüssigkeitsspiegels 33. Durch diese dichtende Gesamtanordnung entfällt übrigens jegliche äußere Sr itzschicht auf dem Behälter 20 bzw. uci genannten Eiiiiici. Ferner kann ;.ich durch die Axialverschiebbarkeit des Austrittsrohrs 22 die Einheit bei Längenänderung durch Erwärmung axial praktisch frei ausdehnen. Sofort nach dem Füllen wird eine Zahnradpumpe 35 in Betrieb gesetzt und die Abtragflüssigkeit 28 bei vorher genau bestimmter Abtragsrate des Abtragbads so lange umgepumpt — siehe die Pfeile 32 und 40 — . bis die 3.5 mm Kernwerkstoff abgetragen sind. Der Abtrag ist sehr gleichmäßig. Durch das Umpumpen mittels einer Pumpe 35 ergibt sich eine relativ große Durchströmgeschwindigkeit durch den Kernir nenraum 31 und Verwirbelung in ihm und somit ein·: hohe Abtragungsgenauigkeit, alles im Vergleich zu einer Verwirbelung und einem Pumpeffekl und somit einer Erneuerung der Abtragflüssigkeit, die ohne Pumpe, allein durch die chemische Reaktion des Metalls des vertikal und bei zwei Öffnungen 34 unterschiedlichen Durchmes'ers mit der größeren Öffnung nach oben angeordneten Kerns mit der Abtragflüssigkeit entstehen würden. Der A-tragvorgang kann, um eine Wanddickenkontrolle mittels Ultraschall-Dickenmessung vorzunehmen, unterbrochen werden. Durch das Abtrügen ist der Teil 12 verschwunden und sind die Findteile 11 ebenfalls um 3.5 mm. nämlich bis zur gestrichelten Linie 36. abgetragen; vom Kern verbleiben also nur. wie gewünscht, zwei entsprechende Endschalen. Durch die Schutzschicht 16 wird der Verbundwerkstoff 20 am Schluß des Abtragens nirgends, auch nicht im Bereich der Endschalen, angegriffen. Nach dem Herausziehen der Vorrichtung aus dem Abiragbad und des Behälters aus der Vorrichtung wird die Schutzschicht ί& mechanisch entfernt. Die Endschalen können als Flansche bzw. Anschlußflansche dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines hohldrehkörperförmigen Behälters, der im wesentlichen aus faserverstärktem Werkstoff besteht, durch Herstel- "> len eines hobldrehkörperförmigen, formgenauen Kerns, Aufbringen der Fasern mit dem Werkstoff auf den Kern und chemisches Abtragen des Kerns, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs (20) ι« eine diesen vor Angriff durch das Abtragmittel (28) schützende Schicht (16) auf den Kern (12, 12) aufgebracht und nach dem Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs (20) der Kern (12,12) über seine gesamte Wanddicke (19) chemisch oder elektroche- '"■ misch abgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch I für einen Behälter genannter Art, der eine Endschale oder -scheibe mit einer zentralen Behälteröffnung aufweist, durch Herstellen eines genannten Kerns, zu dem eine -*> zentral of!e/ie Endschale oder -scheibe mit größerer Wanddicke, mit schützender Innenschicht oder aus widerstandsfähigem Werkstoff gehört. Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs auf diesen Gesamtkern und chemisches Abtragen des Gesamtkerns, -''· dadurch gekennzeichnet, daß die den faserverslärkten Werkstoff (20) schützende Schicht (16) auch örtlich anschließend auf die Endschale (11) oder -Scheibe aufgebracht wird und nach dem Aufbringen des faserverstärkten Werkstoffs (20) der Gesamt- ·" kern (11, 12, 12, 11) bis zur Endschale (11) oder -scheibe üU.-r seine gesamte Wanddicke (19) und örtlich anschließend an der Endschale (11) oder -scheibe um dasselbe Maß (bis Linie 36) chemisch oder elektrochemisch abgetraf -n wird. ' ·

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den faserverstärkten Werkstoff (20) schützende Schicht (16) nach dem Abtragen des Kernes mechanisch oder chemisch entfernt wird. '"